Smelten met elektronenbundels(EBM)
Selectief smelten met elektronenbundels (EBSM) Beginsel
Vergelijkbaar met laserselectief sinteren enSelectief lasersmeltenElektronenbundelselectief smelten (EBSM) is een van de snelle productieprocessen die gebruikmaakt van hoogenergetische en snelle elektronenbundels om metaalpoeder selectief te bombarderen, waardoor het smelt en poedermateriaal wordt gevormd.
Het proces van EBSM De technologie werkt als volgt: eerst wordt een laag poeder op het poederspreidingsvlak aangebracht; vervolgens wordt, onder computerbesturing, de elektronenbundel selectief gesmolten op basis van de informatie van het dwarsdoorsnedeprofiel. Het metaalpoeder smelt samen, hecht zich aan het onderliggende te vormen onderdeel en wordt laag voor laag opgebouwd totdat het gehele onderdeel volledig gesmolten is. Ten slotte wordt overtollig poeder verwijderd om het gewenste driedimensionale product te verkrijgen. Het realtime scansignaal van de bovenliggende computer wordt na digitaal-naar-analoogconversie en vermogensversterking naar de afbuigjuk gestuurd, waarna de elektronenbundel wordt afgebogen onder invloed van het magnetische veld dat wordt gegenereerd door de corresponderende afbuigspanning om selectief smelten te realiseren. Na meer dan tien jaar onderzoek is gebleken dat bepaalde procesparameters, zoals elektronenbundelstroom, focusstroom, actietijd, poederdikte, versnellingsspanning en scanmodus, in orthogonale experimenten de grootste invloed hebben op de vorming.
Voordelenvan EBSM
Elektronenbundel direct metaalvormen (EBM) maakt gebruik van hoogenergetische elektronenbundels als warmtebron voor het proces. Scanvormen kan worden uitgevoerd zonder mechanische inertie door de magnetische afbuigspoel te manipuleren. De vacuümomgeving van de elektronenbundel voorkomt bovendien oxidatie van metaalpoeder tijdens het sinteren of smelten in de vloeibare fase. Vergeleken met lasers heeft de elektronenbundel voordelen zoals een hoge energiebenutting, grote indringdiepte, hoge materiaalabsorptie, stabiliteit en lage bedrijfs- en onderhoudskosten. De voordelen van EBM-technologie zijn onder andere een hoge vormefficiëntie, geringe vervorming van het onderdeel, geen metalen ondersteuning nodig tijdens het vormproces en een dichtere microstructuur. De afbuiging en focusregeling van de elektronenbundel is sneller en gevoeliger. De afbuiging van een laser vereist het gebruik van een trilspiegel, en de rotatiesnelheid van deze spiegel is extreem hoog bij hoge lasersnelheden. Bij een hoger laservermogen vereist de galvanometer een complexer koelsysteem en neemt het gewicht aanzienlijk toe. Hierdoor wordt de scansnelheid van de laser bij hogere vermogens beperkt. Bij het scannen van een groot vormgebied is het lastig om de brandpuntsafstand van de laser aan te passen. De afbuiging en focussering van de elektronenbundel worden gerealiseerd door een magnetisch veld. De afbuiging en focussering van de elektronenbundel kunnen snel en nauwkeurig worden geregeld door de intensiteit en richting van het elektrische signaal te wijzigen. Het afbuigings- en focusseringssysteem van de elektronenbundel wordt niet beïnvloed door metaalverdamping. Bij het smelten van metaal met lasers en elektronenbundels diffundeert de metaaldamp door de vormruimte en bedekt het oppervlak van elk object dat in contact komt met een metaalfilm. De afbuiging en focussering van elektronenbundels vinden volledig plaats in een magnetisch veld, waardoor ze niet worden beïnvloed door metaalverdamping; optische apparaten zoals lasergalvanometers zijn daarentegen gevoelig voor vervuiling door verdamping.
Laser Metal Verklaring(LMD)
Laser Metal Deposition (LMD) werd voor het eerst voorgesteld door Sandia National Laboratory in de Verenigde Staten in de jaren negentig en is vervolgens in veel delen van de wereld verder ontwikkeld. Omdat veel universiteiten en instellingen onafhankelijk onderzoek doen naar deze technologie, bestaan er verschillende namen. Hoewel de namen niet altijd hetzelfde zijn, zijn de principes in wezen gelijk. Tijdens het vormproces wordt het poeder via een spuitmond op het werkvlak verzameld en de laserstraal wordt ook op dit punt gericht. De punten waar het poeder en de laserstraal elkaar raken, vallen samen en de gelaagde bekleding wordt gevormd door de beweging van het poeder of de spuitmond over het werkvlak.
LENS-technologie Bij lasercladding worden lasers van kilowattklasse gebruikt. Door de grote focusspot van de laser, doorgaans meer dan 1 mm, kunnen weliswaar metallurgisch verbonden, dichte metalen onderdelen worden verkregen, maar de dimensionale nauwkeurigheid en oppervlakteafwerking zijn niet erg goed en verdere bewerking is nodig vóór gebruik. Lasercladding is een complex fysisch en chemisch metallurgisch proces, waarbij de parameters van het claddingproces een grote invloed hebben op de kwaliteit van de geclade onderdelen. De procesparameters bij lasercladding omvatten hoofdzakelijk laservermogen, spotdiameter, defocussering, poedertoevoersnelheid, scansnelheid, smeltbadtemperatuur, enz. Deze parameters hebben een grote invloed op de verdunningsgraad, scheurvorming, oppervlakteruwheid en compactheid van de geclade onderdelen. Tegelijkertijd beïnvloeden alle parameters elkaar, wat een zeer complex proces is. Geschikte controlemethoden moeten worden toegepast om de verschillende beïnvloedende factoren binnen de toelaatbare marges van het claddingproces te houden.
DirectMetaallaser Sondering(DMLS)
Er zijn doorgaans twee methoden voorSLSVoor de productie van metalen onderdelen zijn er twee methoden: een indirecte methode, namelijk SLS (Selective Laser Sintering) van met polymeer gecoat metaalpoeder, en een directe methode, namelijk Direct Metal Laser Sintering (DMLS). Sinds het onderzoek naar direct laser sinteren van metaalpoeder in 1991 aan de Chatofci Universiteit in Leuven werd uitgevoerd, is het direct sinteren van metaalpoeder tot driedimensionale onderdelen via het SLS-proces een van de ultieme doelen van rapid prototyping. Het belangrijkste voordeel van het DMLS-proces ten opzichte van de indirecte SLS-technologie is de eliminatie van dure en tijdrovende voor- en nabewerkingsstappen.
Functies van DMLS
DMLS, een variant van SLS, werkt in principe volgens hetzelfde principe. Het is echter lastig om met DMLS nauwkeurig metalen onderdelen met complexe vormen te produceren. Uiteindelijk komt dit voornamelijk door het "sferoidisatie"-effect en de sintervervorming van het metaalpoeder tijdens het DMLS-proces. Sferoidisatie is een fenomeen waarbij de oppervlaktevorm van het gesmolten metaal onder invloed van de grensvlakspanning tussen het vloeibare metaal en het omringende medium verandert in een bolvormig oppervlak. Dit zorgt ervoor dat het systeem, bestaande uit het oppervlak van het gesmolten metaal en het omringende medium, de minimale vrije energie heeft. Door sferoidisatie kan het metaalpoeder na het smelten niet stollen tot een continue en gladde smeltbad, waardoor de gevormde onderdelen los en poreus zijn en het gietproces mislukt. Vanwege de relatief hoge viscositeit van het metaalpoeder in de vloeibare fase tijdens het sinteren, is het "sferoidisatie"-effect bijzonder sterk. De bolvormige diameter is vaak groter dan de diameter van de poederdeeltjes, wat leidt tot een groot aantal poriën in de gesinterde onderdelen. Daarom vertoont DMLS van metaalpoeder met één component duidelijke procesdefecten en vereist het vaak nabewerking, wat niet echt overeenkomt met "direct sinteren".
Om het "sferoidisatie"-fenomeen van DMLS met één component metaalpoeder en de daaruit voortvloeiende procesdefecten zoals sintervervorming en een lage dichtheid te overwinnen, kan dit over het algemeen worden bereikt door gebruik te maken van meercomponenten metaalpoeders met verschillende smeltpunten of door voorgelegeerde poeders toe te passen. Het meercomponenten metaalpoedersysteem bestaat doorgaans uit metalen met een hoog smeltpunt, metalen met een laag smeltpunt en enkele toegevoegde elementen. Het metaalpoeder met een hoog smeltpunt fungeert als skeletmetaal en behoudt zijn vaste kern in DMLS. Het metaalpoeder met een laag smeltpunt dient als bindmiddel, dat in DMLS smelt tot een vloeibare fase. Deze vloeibare fase omhult, bevochtigt en bindt de vaste metaaldeeltjes, waardoor sinterverdichting wordt bereikt.
Als toonaangevend bedrijf in China3D-printserviceindustrie,JSADD3D Het bedrijf zal zijn oorspronkelijke intentie niet vergeten, de investeringen verhogen, innoveren en meer technologieën ontwikkelen, en is ervan overtuigd dat het een nieuwe 3D-printervaring voor het publiek zal creëren.
Bijdrager: Sammi
